Labile carbon pools and biological activity in volcanic soils of the Canary Islands

• Autores: Cecilia María Armas Herrera, J. L. Mora, Carmen Dolores Arbelo Rodríguez, Antonio Rodríguez Rodríguez
• Localización: Spanish Journal of Soil Science: SJSS, ISSN-e 2253-6574, Vol. 3, Nº. 1, 2013, págs. 7-27
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    La medida de la susceptibilidad del carbono organico del suelo (SOC) a la mineralizacion es esencial para predecir la respuesta a corto plazo de los reservorios biosfericos de carbono a los cambios en las condiciones ambientales. En este trabajo abordamos el estudio del SOC labil (facilmente mineralizable) en suelos volcanicos, donde la biodisponibilidad del SOC se ve caracteristicamente afectada por mecanismos de estabilizacion fisico-quimica propios de estos suelos. Con este fin seleccionamos diez suelos representativos (sobre todo Andosoles) de los principales habitats naturales (matorral xerofitico, laurisilva y pinar) en las Islas Canarias, un archipielago de origen volcanico. Durante dos anos medimos diversas fracciones de SOC a las que se atribuye un distinto grado de biodisponibilidad: carbono soluble en agua en muestras frescas de suelo (WSC) y en el extracto saturado (WSCse), carbono extraible en agua caliente (HWC), carbono extraible con sulfato potasico (PSC), carbono ligado a la biomasa microbiana (MBC), carbono organico particulado (POC), carbono de sustancias humicas (HSC), y carbono organico total (TOC), y realizamos ensayos de incubacion de las emisiones de CO2 . Relacionamos estas medidas con los posibles aportes de carbono procedentes de la hojarasca y las raices, y la actividad de enzimas hidroliticas (CM-celulasa, �À-D-glucosidasa, y deshidrogenasa) implicadas en el ciclado del carbono. La medida in vitro de la mineralizacion en ensayos cortos (10 dias) se ajusto a un modelo cinetico simple de primer orden, un procedimiento sencillo que nos permitio obtener no solo una estimacion del SOC mas inmediatamente mineralizable, sino tambien de la heterogeneidad de los sustratos consumidos durante la incubacion. Los suelos volcanicos investigados mostraron una gran riqueza de SOC labil, en los que predominaron los carbohidratos simples procedentes principalmente de aportes organicos radiculares y de restos vegetales no-lenosos aereos. Entre las fracciones fisico-quimicas de SOC analizadas, el HWC (3,1 g kg-1 de promedio a 0-30 cm de profundidad en Andosoles) fue el que mejor se correlaciono con el C0 (1,2 g kg-1) y por tanto el que mejor represento el SOC inmediatamente mineralizable. El PSC (0,77 g kg-1), que representa un reservorio de baja biodisponibilidad, se encuentra protegido de la mineralizacion por su adsorcion a la alofana en Andosoles silandicos.

  • español

    It is important to assess the mineralisation of soil organic carbon (SOC) to predict the short-term response of biosphere carbon reservoirs to changing environmental conditions. We investigated the labile (easily-mineralisable) SOC in volcanic soils, where the bioavailability of SOC is typically affected by physico-chemical stabilisation mechanisms that are characteristic of these soils. Ten soils were selected that represent the most typical soil types (mainly Andosols) and natural habitats (xerophytic scrubland, laurel forest and pine forest) in the Canary Islands, a volcanic archipelago. Over two years we measured several physico-chemical SOC fractions with different degrees of bioavailability: water-soluble carbon in fresh soil samples (WSC) and in the saturated extract (WSCse), hot water-extractable carbon (HWC), potassium sulphate-extractable carbon (PSC), microbial biomass carbon (MBC), particulate organic carbon (POC), humic substances carbon (HSC), and total organic carbon (TOC), and performed CO2 emission incubation assays. We related these measurements to the potential C inputs of plant litter and roots and to the activity of certain hydrolytic enzymes (CM-cellulase, â-D-glucosidase, and dehydrogenase) that are involved in carbon turnover. In vitro carbon mineralisation measurements from short assays (ten days) were fitted with simple first-order kinetics to investigate SOC. This procedure was simple and allowed us to obtain estimates both for potentially mineralisable SOC and for the heterogeneity of the substrates that were consumed during incubation. The investigated volcanic soils had large labile SOC concentrations in which simple carbohydrates predominated and that were mainly derived from roots and aboveground non-woody residues. Among the analysed physico-chemical SOC fractions, HWC (3.1 g kg-1 on average at 0-30 cm depth in Andosols) was the most correlated with C0 (1.2 g kg-1) and therefore best represents potentially mineralisable SOC. PSC (0.77 g kg-1), which represents an SOC pool of low bioavailability, was protected by its adsorption to allophane in silandic Andosols.

  • português

    A avaliacao da susceptibilidade a mineralizacao do carbono organico do solo (SOC) e essencial para a previsao da resposta a curto prazo dos reservatorios de carbono da biosfera as alteracoes das condicoes ambientais. Neste trabalho investigou-se o estudo da fracao labil do SOC (fracao facilmente mineralizavel) em solos vulcanicos, onde a biodisponibilidade do SOC e afetada de forma tipica por mecanismos de estabilidade fisico-quimica carateristicos destes solos. Com este objectivo selecionaram-se dez solos representativos (sobretudo Andossolos) de habitats naturais (vegetacao xerofitica e floresta de loureiros e pinheiros) das Ilhas Canarias, um arquipelago vulcanico. Durante dois anos mediram-se diversas fracoes fisico-quimicas do SOC com diferentes graus de biodisponibilidade: carbono soluvel em agua em amostras frescas de solo (WSC) e no extracto de saturacao (WSCse), carbono extraivel com agua quente (HWC), carbono extraivel com sulfato de potassio (PSC), carbono da biomassa microbiana (MBC), carbono organico particulado (POC), carbono das substancias humicas (HSC), e carbono organico total (TOC) e fizeram-se medicoes das emissoes de CO2 com recurso a ensaios de incubacao. Estas medicoes foram relacionadas com os �ginputs�h de carbono de residuos vegetais e raizes bem como com a atividade de enzimas hidroliticas (CM-celulase, �À-D-glucosidase, e deshidrogenases) envolvidas das na ciclagem do carbono. A medicao in vitro da mineralizacao do carbono atraves de ensaios de curta duracao (dez dias) foi ajustada a um modelo cinetico simples de primeira ordem, que permitiu nao so estimar a fracao de carbono organico mais facilmente mineralizavel, como tambem a heterogeneidade dos substratos consumidos durante o periodo de incubacao. Os solos vulcanicos estudados apresentaram uma grande riqueza de SOC labil, em que predominavam hidratos de carbono simples com origem principalmente em residuos organicos radiculares e residuos aereos vegetais nao lenhificados. Entre as fracoes fisico-quimicas de SOC analisadas, o HWC (3.1 g kg-1 em media, de a 0-30 cm de profundidade nos Andossolos) foi o que melhor se correlacionou com o C0 (1.2 g kg-1) e como tal o que melhor representa o SOC inmediatamente mineralizavel. O PSC (0.77 g kg-1), que representa um reservatorio de baixa disponibilidade, encontra-se protegido da mineralizacao por adsorcao a alofana nos Andossolos silandicos